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2026 Vol.45, Issue 2 Preview Page

Research Article

Experimental study on the performance enhancement of a marine current energy converter using flow induced motion

유동유발진동 현상을 활용한 해양조류에너지 발전장치 성능 향상을 위한 실험적 연구

Jun Kim1
,
Yeon Kang Choi1
,
Min Je Kang1
,
Gyu In Shin1
,
Young-Myung Choi2
,
Yun-ho Shin2
,
Hongrae Park3
,
Eun Soo Kim2*
,
Seunghoon Oh4*
김 준1
,
최 연강1
,
강 민제1
,
신 규인1
,
최 영명2
,
신 윤호2
,
박 홍래3
,
김 은수2*
,
오 승훈4*
1부산대학교 조선·해양공학과
2부산대학교 조선·해양공학과, 부산대학교 조선해양플랜트글로벌핵심연구센터
3계명대학교 기계공학과
4경상국립대학교 조선해양공학과
*Corresponding Author
31 March 2026. pp. 207-218
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Abstract

This paper experimentally investigates a sub-100 W class Flow-Induced Motion (FIM) energy converter prototype for low-velocity marine currents using towing-tank tests. Two drivetrain configurations (Inner and Outer) and two cylinder aspect ratios were evaluated under identical conditions by measuring cross-flow vibration response, mechanical power, and conversion efficiency. In the Vortex-Induced Vibration (VIV) regime within the target operating range, the larger aspect-ratio cylinder generally produced higher mean power and efficiency, suggesting that an increased effective span enhances hydrodynamic performance. The two configurations showed different efficiency trends in VIV, while a clear difference in absolute power output was observed in the galloping regime. Overall, drivetrain-related response stability and dynamic characteristics directly influenced power generation and efficiency. These results provide practical guidelines for configuration selection and design of Flow-Induced Motion (FIM) based energy converters in low-speed tidal-current environments.

Keywords
Current energy
Flow-Induced Motion (FIM)
Vortex-Induced Vibration (VIV)
Galloping
Vortex-Induced Vibration Aquatic Clean Energy (VIVACE)
Towing tank test
Power

본 논문은 저유속 조류 환경에서 유동유발진동(Flow-Induced Motion, FIM)을 이용하는 100 W급 이하 조류 에너지 변환 연구 프로토타입을 대상으로, 구동부 배치(Inner/Outer)와 실린더 종횡비 차이에 따른 조류에너지 변환 성능을 예인수조 실험을 통해 비교·분석하였다. 두 타입은 실린더 운동 전달 방식과 발전부 배치가 상이하며, 동일한 시험 조건에서 횡방향 진동 진폭, 주파수 특성, 기계적 동력 및 에너지 변환 효율을 계측하였다. 실험 결과, 설계 유속 범위에 해당하는 와류기인진동(Vortex-Induced Vibration, VIV) 영역에서는 종횡비가 큰 조건이 평균 동력과 효율 측면에서 전반적으로 유리한 경향을 보였으며, 이는 동일 직경 조건에서 유효 유체력 작용 길이 증가가 성능 향상에 기여할 수 있음을 시사한다. 한편 VIV 영역에서는 타입에 따라 효율 특성이 상이하게 나타났고, galloping 영역에서는 절대 동력 수준에서 뚜렷한 차이가 확인되었다. 특히 구동부 배치에 따른 운동 안정성 및 응답 특성의 차이가 동력 및 효율 특성에 직접적인 영향을 미치는 것으로 나타났다. 본 연구는 출력 성능 비교에 국한하지 않고, 실린더 거동응답 관점에서 구동부 배치 및 종횡비가 에너지 변환 특성에 미치는 영향을 함께 분석하였다는 점에서 의의를 가진다. 이러한 결과를 바탕으로 본 연구는 유속 범위 및 목표 출력 조건에 따른 Inner 타입과 Outer 타입의 선택 기준을 제시하며, 저유속 조류 조건에서의 유동유발진동(Flow-Induced Motion, FIM) 기반 에너지 변환장치 설계 및 운용을 위한 실험 기반 설계 지침을 제공한다.

키워드
조류에너지
유동유발진동(Flow-Induced Motion, FIM)
와류기인진동(Vortex-Induced Vibration, VIV)
Galloping
Vortex-Induced Vibration Aquatic Clean Energy (VIVACE)
예인수조 실험
동력
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10.1016/j.renene.2016.07.024
Information
  • Publisher :The Acoustical Society of Korea
  • Publisher(Ko) :한국음향학회
  • Journal Title :The Journal of the Acoustical Society of Korea
  • Journal Title(Ko) :한국음향학회지
  • Volume : 45
  • No :2
  • Pages :207-218
  • Received Date : 2026-02-20
  • Revised Date : 2026-03-17
  • Accepted Date : 2026-03-24
  • DOI :https://doi.org/10.7776/ASK.2026.45.2.207
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